2024-2025學年高中化學第四章電化學基礎(chǔ)3-1電解原理課時作業(yè)含解析新人教版選修4

PAGEPAGE9課時作業(yè)20電解原理時間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(每小題4分，共48分)1．用石墨作電極，電解下列溶液，陰、陽兩極均產(chǎn)生氣體，其體積比為21，且電解后溶液的pH增大的是(B)A．KClB．NaOHC．Na2SO4D．H2SO4解析：已知電極為惰性電極，可以通過推斷溶液中離子的放電實力進行推斷。A項中，電解產(chǎn)物分別為H2和Cl2，且體積比為11，不符合題意。B項中，電解產(chǎn)物為H2和O2，且體積比為21，由于實際電解的是水，故OH－濃度增大，pH增大。在C、D中，電解產(chǎn)物也分別是H2和O2，實際電解的是水，但C項為中性溶液，pH不發(fā)生改變，D項為酸性溶液，pH減小。2．依據(jù)金屬活動性依次表，Cu不能發(fā)生：Cu＋2H2O=Cu(OH)2＋H2↑的反應，但選擇恰當?shù)碾姌O材料和電解質(zhì)溶液進行電解，這個反應就能實現(xiàn)。下列四組電極和電解質(zhì)溶液中，能實現(xiàn)該反應最為恰當?shù)囊唤M是(B)ABCD陽極石墨棒CuCuCu陰極石墨棒石墨棒FePt電解質(zhì)溶液CuSO4溶液Na2SO4溶液H2SO4溶液CuSO4溶液解析：分析所給的化學方程式可知Cu為陽極：Cu－2e－=Cu2＋；2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－為陰極反應；C項電解質(zhì)溶液H2SO4會與生成的Cu(OH)2中和，事實上不會生成Cu(OH)2；D項在Pt上鍍銅，不會生成Cu(OH)2；而B項中Na2SO4溶液起增加導電性作用，可以發(fā)生電解反應Cu＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))Cu(OH)2＋H2↑。3．用如圖裝置(X、Y是直流電源的兩極)分別進行下列各組試驗，則下表中所列各項對應關(guān)系均正確的一組是(C)解析：X為正極，電解Na2SO4溶液時，實質(zhì)是電解水，a管中電極為陽極，OH－放電，a管中c(H＋)>c(OH－)，滴加酚酞試液不變色，A錯誤；X為正極，電解AgNO3溶液時，b管中電極為陰極，電極反應式為Ag＋＋e－=Ag，B錯誤；Fe(OH)3膠體粒子帶有正電荷，X為負極時，F(xiàn)e(OH)3膠體粒子向a管移動，a管中液體顏色加深，D錯誤。4．下圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，b電極旁邊溶液呈紅色。下列說法正確的是(C)A．X是負極，Y是正極B．Pt是陰極，Cu是陽極C．CuSO4溶液的pH漸漸減小D．CuSO4溶液的pH不變解析：b電極旁邊溶液呈紅色，說明b電極處氫離子放電。電解氯化鈉溶液時，陽極發(fā)生氧化反應產(chǎn)生氯氣，陰極發(fā)生還原反應產(chǎn)生氫氣，同時生成氫氧化鈉，因此b電極是陰極，與電源的負極相連，則Y為負極，X為正極；鉑電極與電源的正極相連，作陽極，銅電極作陰極；電解硫酸銅溶液時，陽極上氫氧根離子放電，CuSO4溶液的pH減小。5．如圖所示，a、b、c、d均為鉑電極。要滿意的條件：①工作一段時間后，甲槽電解液pH上升，而乙槽電解液pH下降；②b、c兩極放電離子的物質(zhì)的量相等。則應選用的電解液是(C)組ABCD甲槽NaOHCu(NO3)2KClNa2SO4乙槽CuSO4NaClAgNO3NaNO3解析：甲槽是電解水，氫氧化鈉溶液pH增大，b電極是陽極，電極反應為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑；乙槽電解硫酸銅溶液，溶液pH減小，c電極為陰極，電極反應為Cu2＋＋2e－=Cu，依據(jù)電子守恒可知，b、c兩極上反應的離子的物質(zhì)的量不相等，A錯誤。甲槽是電解硝酸銅溶液，溶液pH減小，b電極是陽極，電極反應為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑；乙槽電解氯化鈉溶液，溶液pH增大，c電極是陰極，電極反應為2H＋＋2e－=H2↑，依據(jù)電子守恒可知，b、c兩極上反應的離子的物質(zhì)的量相等，B錯誤。甲槽是電解氯化鉀溶液，溶液pH增大，b電極是陽極，電極反應為2Cl－－2e－=Cl2↑；乙槽電解硝酸銀溶液，溶液pH減小，c電極為陰極，電解反應為2Ag＋＋2e－=2Ag,依據(jù)電子守恒可知，b、c兩極上反應的離子的物質(zhì)的量相等，C正確。甲槽是電解水，溶液pH不變；乙槽電解水，溶液pH不變，D錯誤。6．用石墨作電極電解0.1mol·L－1的CuSO4溶液，當有0.4mol電子通過電路時，發(fā)覺陰極增重6.4g，則要使電解后的溶液復原到電解前狀態(tài)，則可向電解后的溶液中加入(A)A．0.1molCu(OH)2B．0.1molCuOC．0.2molCuOD．0.1molCuO和0.2molH2O解析：該過程轉(zhuǎn)移0.4mol電子，則陽極應當生成0.1mol氧氣，理論上陰極應當生成0.2mol銅，但事實上陰極生成的銅為eq\f(6.4g,64g·mol－1)＝0.1mol，故銅離子不足，陰極生成0.1mol銅后，氫離子接著放電，生成氫氣0.1mol。因此應當補充0.1molCuO和0.1molH2O，或補充0.1molCu(OH)2，A項正確。7．如下圖所示，將兩燒杯用導線相連，Pt、Cu、Zn、石墨棒分別為四個電極，當閉合開關(guān)后，下列敘述正確的是(A)A．Cu極旁邊OH－濃度增大B．Cu極為電解池陽極C．電子由石墨棒流向Pt極D．當石墨棒上有4mol電子轉(zhuǎn)移時，Pt極上有1molO2生成解析：閉合開關(guān)后，右側(cè)裝置中有自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應，是原電池，Zn作原電池的負極，石墨棒作正極，左側(cè)裝置是電解池，Cu作陰極，Pt作陽極，B錯誤；Cu極的電極反應為2H＋＋2e－=H2↑，OH－濃度增大，A正確；電子由電解池的陽極Pt流向原電池的正極石墨棒，C錯誤；Pt極的電極反應為2Cl－－2e－=Cl2↑，當有4mol電子轉(zhuǎn)移時，Pt極上有2molCl2生成，D錯誤。8．如圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，b極旁邊溶液呈紅色。下列說法中不正確的是(B)A．X是正極，Y是負極B．X是負極，Y是正極C．CuSO4溶液的pH漸漸變小D．NaCl溶液的pH漸漸變大解析：依據(jù)試驗現(xiàn)象知，b極是電解池的陰極，則Y是負極，X是正極；燒杯內(nèi)電解CuSO4溶液，產(chǎn)物為Cu、O2和H2SO4，一段時間后溶液的酸性增加，U形管電解NaCl溶液，產(chǎn)物為Cl2、H2和NaOH，一段時間后溶液的堿性增加。9．甲中盛有0.1mol/L稀硫酸，乙中盛有0.1mol/LCuCl2溶液(兩種溶液均足量)，裝置如圖所示，下列說法不正確的是(B)A．甲為原電池，乙為電解池B．甲為電解池，乙為原電池C．當甲中產(chǎn)生0.1mol氣體時，乙中產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量也為0.1molD．一段時間后，甲中溶液的pH增大解析：構(gòu)成甲裝置的是活動性不同的兩個電極、電解質(zhì)溶液且兩極形成了閉合回路，明顯甲裝置為原電池，且甲為乙的電解供應電能。電極反應分別如下：甲中2H＋＋2e－=H2↑(正極)，F(xiàn)e－2e－=Fe2＋(負極)；乙中Cu2＋＋2e－=Cu(陰極)，2Cl－－2e－=Cl2↑(陽極)，綜上，B錯誤。10.取一張用飽和NaCl溶液浸濕的pH試紙，兩根鉛筆芯作電極，接通直流電源，一段時間后，發(fā)覺a電極與試紙接觸處出現(xiàn)一個雙色同心圓，內(nèi)圓為白色，外圓呈淺紅色。則下列說法錯誤的是(D)A．b電極是陰極B．a(chǎn)電極與電源的正極相連接C．電解過程中，水是氧化劑D．b電極旁邊溶液的pH變小解析：電解飽和NaCl溶液，陽極生成Cl2，Cl2與水反應生成HClO和HCl，鹽酸具有酸性，可使pH試紙變紅，HClO具有漂白性，又可將紅色漂白，故內(nèi)圓為白色，外圓為淺紅色，可推出a為陽極，A正確；a為陽極與電源正極相連，B正確；電解過程中，H2O得電子，為氧化劑，C正確；b電極旁邊有OH－生成，pH增大，D錯。11.某學生設(shè)計了一個“黑筆寫紅字”的趣味試驗。如圖所示，濾紙先用氯化鈉、無色酚酞的混合液浸濕，然后平鋪在一塊鉑片上，接通電源后，用鉛筆在濾紙上寫字，會出現(xiàn)紅色字跡。據(jù)此，下列敘述正確的是(D)A．鉛筆端作陽極，發(fā)生還原反應B．鉑片端作陰極，發(fā)生氧化反應C．鉛筆端有少量氯氣產(chǎn)生D．a(chǎn)點是負極，b點是正極解析：鉛筆端出現(xiàn)紅色字跡，說明在鉛筆端生成了氫氧化鈉，所以該極應當是陰極，與此相連的a點是電源的負極；則鉑片是陽極，與此相連的b點是電源的正極。12．Cu2O是一種半導體材料，基于綠色化學理念設(shè)計的制取Cu2O的電解池示意圖如右，電解總反應為：2Cu＋H2Oeq\o(=,\s\up17(通電))Cu2O＋H2↑。下列說法正確的是(A)A．石墨電極上產(chǎn)生氫氣B．銅電極發(fā)生還原反應C．銅電極接直流電源的負極D．當有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時，有0.1molCu2O生成解析：由總反應知失電子的為Cu，得電子的是H2O中的H＋。因此Cu極為電解池的陽極，接電源的正極，石墨為陰極，接電源的負極。當有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時，應有0.05molCu2O生成。故選A。二、非選擇題(52分)13．(14分)用如圖所示的裝置進行電解。通電一段時間后，發(fā)覺潮濕的淀粉-KI試紙的C端變?yōu)樗{色。(1)E為電源的負極，F(xiàn)為電源的正極。(2)A中發(fā)生反應的化學方程式為4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))4Ag＋4HNO3＋O2↑。(3)在B中視察到的現(xiàn)象是銅片溶解，石墨電極上有氣體生成，溶液中有藍色沉淀生成。(4)D端的電極反應式為2H＋＋2e－=H2↑。解析：本題實質(zhì)上是三個電解裝置串聯(lián)，首先推斷電源的正、負極，E為負極，F(xiàn)為正極。A中以Pt為陽極、Fe為陰極電解AgNO3溶液。B中Cu為陽極，發(fā)生的電極反應為Cu－2e－=Cu2＋，石墨為陰極，發(fā)生的電極反應為2H＋＋2e－=H2↑，由于水電離出的H＋放電，所以溶液中的c(OH－)>c(H＋)，故溶液中有氫氧化銅藍色沉淀生成。D端為陰極，發(fā)生的電極反應為2H＋＋2e－=H2↑。14．(14分)金屬銅不溶于稀硫酸，可溶于鐵鹽溶液生成銅鹽與亞鐵鹽?，F(xiàn)將肯定量的銅片加入到稀硫酸和硫酸鐵溶液組成的100mL混合溶液中，銅片完全溶解。(1)寫出銅溶于上述混合溶液的離子方程式：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋。(2)若在如圖1所示的裝置中發(fā)生了(1)中的反應，則X電極是負極(填“正極”或“負極”)，電極反應式是Cu－2e－=Cu2＋。(3)銅片完全溶解時，所得溶液中Fe3＋、Cu2＋、H＋的濃度均為0.2mol·L－1(假設(shè)溶液體積不變)，現(xiàn)用電解方法回收銅，裝置如圖2所示。①電解起先階段，陽極的電極反應式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，陰極的電極反應式為Fe3＋＋e－=Fe2＋。②推斷溶液中的Cu2＋已完全析出的現(xiàn)象是陰極(或銅片)表面起先有氣泡生成。當Cu2＋恰好完全析出時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.06_mol。解析：圖1裝置為原電池裝置，X電極應為銅電極，作負極，Y電極作正極，銅失去電子轉(zhuǎn)化為銅離子，鐵離子在Y電極上得到電子轉(zhuǎn)化為亞鐵離子。圖2裝置為電解池裝置，若回收銅，銅離子應當在銅電極上得到電子發(fā)生還原反應，則銅片作陰極，石墨作陽極，故在陽極上水失去電子發(fā)生氧化反應生成氧氣，在陰極上鐵離子先放電，得到電子被還原成亞鐵離子，而后銅離子放電，得到電子轉(zhuǎn)化為銅單質(zhì)附著在銅片上。若銅離子反應完全，則在銅片上H＋得到電子生成氫氣。當Cu2＋恰好完全析出時，鐵離子轉(zhuǎn)化為亞鐵離子的過程中轉(zhuǎn)移的電子為0.02mol，銅離子轉(zhuǎn)化為銅單質(zhì)的過程中轉(zhuǎn)移的電子為0.04mol，共轉(zhuǎn)移電子0.06mol。15．(10分)25℃時，用石墨電極電解2.0L0.5mol·L－1CuSO4溶液。5min后，在一個石墨電極上有6.4gCu生成。試回答下列問題：(1)發(fā)生氧化反應的是陽極，電極反應為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑。(2)若電解后溶液的體積不變，則電解后溶液的pH為1。(3)若將溶液復原到與電解前一樣，則需加入0.1mol的CuO。(4)若用等質(zhì)量的兩塊銅片代替石墨作電極，電解后兩銅片的質(zhì)量相差12.8g，電解液的pH不變(填“變小”、“變大”或“不變”)。解析：(1)n(CuSO4)＝2.0L×0.5mol·L－1＝1.0mol，而在陰極析出的Cu的物質(zhì)的量為eq\f(6.4g,64g·mol－1)＝0.1mol，故CuSO4未完全電解，陽極發(fā)生氧化反應，電極反應為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑。(2)總反應：(3)電解后生成的0.1molCu和0.05molO2脫離該體系，即相當于0.1molCuO，因此若將溶液復原，則應加入0.1molCuO。(4)此時為電鍍池，陽極反應為Cu－2e－=Cu2＋，陰極反應為Cu2＋＋2e－=Cu，因此若陰極上析出6.4g銅，則陽極溶解6.4g銅，電解后兩銅片質(zhì)量差為6.4g＋6.4g＝12.8g，而電解液的pH不變。16．(14分)(1)依據(jù)下圖回答下列問題：①打開K2，閉合K1。A極可視察到的現(xiàn)象是鋅不斷溶解；B極的電極反應為Cu2＋＋2e－=Cu。②打開K1，閉合K2。A極可視察到的現(xiàn)象是A極上鍍上了一層紅色的銅；B極的電極反應為Cu－2e－=Cu2＋。(2)依據(jù)下圖回答下列問題：③將較純凈的CuSO4溶液放入如圖所示的裝置中進行電解，石墨電極上的電極反應為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，電解反應的離子方程式為2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))2Cu＋O2↑＋4H＋。④試驗完成后，銅電極增重ag，石墨電極產(chǎn)生氣體的體積為eq\f(7a,40)L(標準狀況)。解析：(1)①此時